Couverture ElectroniqueS n°127

La dernière édition du Mobile World Congress, qui s'est tenue du 27 février au 2 mars à Barcelone, a fait l'objet de nombreuses annonces se rapportant aux semi-conducteurs: processeurs d'applications pour smartphones, modems cellulaires et systèmes sur une puce dédiés IoT ont ainsi été mis à l'honneur. Avec plus de 108000 visiteurs venus de 208 pays, l'édition 2017 du Mobile World Congress a suscité un bel engouement. B arcelone. Unissant les principaux acteurs de l'écosystème du mobile, mais pas exclusivement (le secteur automobile, notamment, est toujours bien représenté), le Mobile World Congress a cette année été marqué du sceau de la diversité. On y a en effet parlé de téléphonie cellulaire et des futurs réseaux 5G, bien naturellement, d'objets connectés, assurément, mais aussi de voiture autonome, d'intelligence artificielle, de réalité virtuelle… Si, pour cette manifestation, le semi-conducteur passe au second plan, les spécialistes (dont le nombre s'est, au fil des éditions, réduit comme peau de chagrin) étant davantage enclins à mettre l'accent sur des partenariats stratégiques, cette dernière mouture a malgré tout fait l'objet de quelques annonces dignes d'intérêt, en complément de celles qui avaient émaillé le dernier CES de Las Vegas. Consensus autour de la technologie FinFET 10nm Numéro deux mondial des processeurs pour smartphones, MediaTek a mis en exergue son système sur puce X30 de la famille Helio, dont la production en volume est effective. En conséquence, les premiers smartphones en tirant profit devraient arriver sur le marché dès le deuxième trimestre 2017. Le X30 est la première puce du taïwanais à bénéficier d'une technologie FinFET 10 nm (le fondeur est TSMC). À l'instar du X20, son aîné, le X30 embarque dix cœurs de natures différentes (dans le cas présent : deux Cortex-A73 à 2,5 GHz, quatre Cortex-A53 à 2,2GHz et quatre Cortex-A35 à 1,9 GHz), répartis en trois groupes de cœurs identiques (une architecture dite «tri-cluster »), chacun étant activé en fonction des besoins dans l'intention de limiter la consomma-tion. Cette opération s'effectue sous le contrôle du superviseur CorePilot qui, dans sa version 4.0, a été amélioré. Celui-ci prend à son compte la gestion thermique, la répartition intelligente des tâches, l'analyse des habitudes de l'utilisateur et la prédiction des différents usages. Par rapport au X20 (qui est gravé selon un procédé 20nm), le taïwanais fait état de gains notables, tant en termes de performances (jusqu'à 35 %) que de consommation (jusqu'à 50%). La partie graphique est confiée à un PowerVR 7XT cadencé à 800 MHz d'Imagination Technologies. Enfin, un modem LTE de catégorie 10 est également embarqué. Pour booster les débits, celui-ci supporte l'agrégation de trois porteuses (débit max. de 450 Mbits/s) et deux porteuses (150 Mbits/s), pour les liens descendant et montant, respectivement. Peu avant la manifestation, Samsung avait officialisé son Exynos 9 Octa 8895, qui trouvera place dans certains Galaxy S8. Ce sera le premier processeur du coréen à tirer profit de sa technologie FinFET 10nm, avec une structure de transistor 3D améliorée. Vis-à-vis de la génération précédente en 14 nm, des gains jusqu'à 27 % en performances et 40 % en consommation sont annoncés. Le modem LTE soutient quant à lui un débit descendant de 1Gbit/s (catégorie 16, avec agrégation de cinq porteuses) et un débit montant de 150Mbits/s (catégorie 13, avec agrégation de deux porteuses). La partie graphique est prise en charge par un ARM Mali-G71. Des modems LTE de classe gigabit Pour sa part, Qualcomm avait privilégié le CES de Las Vegas pour dévoiler son produit phare, en l'occurrence le Snapdragon 835, premier processeur pour smartphones de l'américain fabriqué selon le process Fin-FET 10nm de Samsung. À Barcelone, Qualcomm a mis en relief différents modems. L'un d'eux est le Snapdragon X20, son second modem multimode de classe gigabit. Pour ce qui est de la voie descendante, ce modem de catégorie 18 soutient un débit de 1,2Gbit/s, soit 20% de mieux que le X16. Pour la liaison montante, le modem est de catégorie 13, pour un débit maximal de 150 Mbits/s. Le X20 accepte notamment l'agrégation de cinq porteuses dans des canaux LTE de largeur 20 MHz et la technique multi-antennaire Mimo 4x4 sur 3 porteuses. Il est alors à même de recevoir simultanément jusqu'à 12 flux de données spatiaux. Le X20 est aussi le premier modem Snapdragon à prendre à son compte la fonction DSDV (Dual SIM Dual VoLTE). Gravé en 10nm, le X20 est actuellement échantillonné. La commercialisation des premiers terminaux en tirant bénéfice n'est cependant pas envisagée avant le premier semestre 2018. En octobre 2016, Qualcomm avait introduit le Snapdragon X50, un modem 5G permettant aux OEM et aux opérateurs de réaliser des campagnes de tests dans la bande millimétrique des 28 GHz. La famille X50 a été étendue afin de proposer des solutions multi-modes 2G/3G/4G/5G, utilisables à la fois dans les bandes sub-6 GHz et dans celle des 28GHz. Intel avait rapidement emboîté le pas à Qualcomm avec l'annonce lors du CES d'un modem 5G (nom de code : Goldridge), dont l'échantillonnage est finalement prévu pour le second semestre de cette année. Avec le XMM 7560, la société dispose désormais d'un modem 4G conforme à la norme 3GPP Release 13, apte à soutenir un débit descendant de 1 Gbit/s (catégorie 16), pour 225Mbits/s (catégorie 15) en flux montant. Gravé en 14 nm, ce modem LTE de cinquième génération supporte l'agrégation de cinq porteuses (pour une bande passante cumulée de 100 MHz), le Mimo 4x4, 6 modes de fonctionnement (LTE-FDD, LTETDD, TD-SCDMA, GSM/Edge, UMTS/W-CDMA et CDMA/ EVDO) et 35 bandes de fréquence (avec le transceiver SMARTi 7). De son côté, le chinois Spreadtrum Communications a levé le voile sur un SoC à 8 cœurs 64 bits cadencés à 2GHz, à destination des smart-phones de milieu et de haut de gamme. Basé sur la microarchitecture x86 Airmont d'Intel (celle des processeurs Atom x5 et x7), le SC9861G-IA a bénéficié du procédé FinFET 14nm de l'américain. Ce dernier fait ainsi un retour (indirect) dans l'univers des processeurs mobiles. Le GPU est ici un PowerVR GT7200 d'Imagination Technologies, et non plus un ARM Mali comme auparavant. Sont pris en charge les capteurs d'image jusqu'à 26Mpixels et les écrans dont la définition est de 2 560 x 1 600 pixels (WQXGA). Le modem LTE de catégorie 7 (300 Mbits/s en flux descendant, 100Mbits/s en flux montant) propose cinq modes : TDD-LTE, FDD-LTE, TDSCDMA, W-CDMA et EGG LTE. La mise en production du SC9861G-IA est prévue pour le second trimestre de cette année. < Le Mobile World Congress a été l'occasion de découvrir les smartphones de dernière génération dans des ambiances choisies. Ici le stand du chinois Oppo. Avec le Monarch SX, Sequans propose une solution tout-en-un, compatible LTE-M et NB-IoT, destinée à une grande diversité d'objets connectés. En 2016, il avait déjà été beaucoup question des objets connectés empruntant les réseaux cellulaires. Entre deux cuvées successives du MWC, la technologie radio à bande étroite NB-IoT (ou LTE CatNB1, pour reprendre la terminologie du 3GPP) a accédé au statut de norme 3GPP. Compte tenu des prometteurs marchés considérés (M2M/IoT), l'offre en puces LTE-M (ou, plus offi-ciellement, LTE Cat-M1) et/ou NB-IoT s'étoffe et les fabricants de modules font florès. L'an dernier, Sequans Communications introduisait Monarch (SQN3330), première puce du marché compatible à la fois LTE-M et NB-IoT, adoptée depuis par des fabricants de modules comme Gemalto, Fibocom, SIMCom et Huawei. Un SoC qui associait le traitement en bande de base, un émetteur-récepteur (699MHz à 2,7GHz) à conversion directe, de la Ram et une unité de gestion de l'alimentation. « Nous avons constaté que le marché était hésitant et que certains opérateurs comptaient partir vers le LTE-M, d'autres vers le NB-IoT. Cette incertitude a justifié le développement d'une puce capable de répondre à toutes les demandes », confie Georges Karam, CEO de Sequans. < Sous l'égide de Business France, le Pavillon French Tech a accueilli une centaine d'entreprises françaises, dont plus de 70% sont des start-up. Les puces NB-IoT franchissent un cap Avec Monarch SX (SQN3340), le français est passé au niveau d'intégration supérieur. « Notre Monarch était essentiellement un modem LTE. Nous avons conservé cette partie et nous lui avons ajouté les briques nécessaires pour éviter de faire appel à des processeurs externes, par exemple pour concevoir une montre connectée », poursuit Georges Karam. En pratique, Monarch SX cible un large éventail d'applica-tions : les dispositifs électroniques portés sur soi (wearable), les traceurs de géolocalisation pour les personnes, les animaux ou les biens, les capteurs, les compteurs d'énergie, la maison connectée et la ville intelligente… La société nous a par ailleurs confié qu'elle travaillait sur une version de Monarch qui sera seulement compatible NB-IoT, afin de répondre à la demande des clients souhaitant une solution encore plus économique. Monarch SX prend la forme d'un circuit Cmos 40 nm (le fondeur est TSMC), conforme à la Release 13 des spécifications 3GPP, incluant (outre le Monarch d'origine) de nombreux blocs de traitement: un processeur ARM Cortex-M4, un moteur de traitement de l'audio et de la voix (avec le support de la technologie VoLTE sur LTE-M), un GPU et un contrôleur d'écran, ainsi qu'un concentrateur pour les capteurs externes. Ce hub a pour fonction de réveiller le système, jusque-là maintenu dans un régime de basse consommation, dès lors qu'un capteur est détecté. À ces éléments s'ajoute une large palette d'interfaces (USB, SDIO, I²S, SPI, I²C, Uart haute vitesse, USIM, GPIO…), pour connecter les entités les plus hétéroclites : un écran, une carte SIM, un microphone, un clavier, une batterie, des cap-teurs (accéléromètre, gyroscope…), un récepteur de géolocalisation (GNSS), des périphériques Wi-Fi et Bluetooth Low Energy… Le tout dans un boîtier FC-CSP dont l'empreinte est de 90mm² seulement. Si Monarch SX est optimisé pour les transmissions en mode semi-duplex FDD (HD-FDD), il tolère également le mode FDD en duplex intégral (FD-FDD). Dans le cas du standard CatM1, dans un canal de largeur limitée à 1,4 MHz (normalement 20 MHz pour le LTE), Monarch SX autorise des débits de 300 kbits/s (voie descendante) et de 375 kbits/s (voie montante) en HD-FDD, de 1 Mbit/s en FD-FDD. Dans le cas du standard Cat-NB1, la bande passante est encore plus réduite (200 kHz). Auquel cas, les débits obtenus sont incidemment plus faibles : au mieux 40 kbits/s (voie descendante) et 55kbits/s (voie montante) en HD-FDD. Sur le même créneau que Sequans se positionne l'israélien Altair Semiconductor, une société rachetée par Sony il y a un peu plus d'un an. Son chipset ALT1250, officiellement annoncé peu avant la manifestation, est également compatible LTE Cat-M1 et LTE CatNB1. Là aussi, un haut niveau d'intégration est de mise afin de réaliser des modules cellulaires IoT miniatures (de l'ordre de 100 mm²). Dans un boîtier WLCSP, le SoC réunit un modem LTE Cat-M1/NB1, un émetteur-récepteur RF, une unité de gestion de l'énergie, de la mémoire, un moteur de sécurité, un récepteur GNSS (GPS, Glonass), des amplificateurs de puissance, des filtres, un commutateur d'antenne, ainsi qu'un microcontrôleur pour les applications développées par l'utilisateur. Il est généreusement pourvu en interfaces : Uart, SPI, I²C, USB 2.0, USIM ou eUICC, I²S/ PCM, GPIO, CAN, PWM. De ce fait, selon la société, les éléments à ajouter se résument à de la mémoire flash, à un générateur d'horloge (quartz, TCXO) et à une poignée de composants passifs. L'ALT1250 offre des débits de 300 kbits/s (voie descendante) et 375 kbits (voie montante) en Cat-M1 et de 100 kbits/s (voie descendante) en Cat-NB1. Il couvre les bandes 699960 MHz et 1 700-2 200 MHz (450MHz en option). L'ALT1250 a d'ores et déjà été retenu par le fabricant de modules Sierra Wireless. Enfin, Ceva, le spécialiste des cœurs et des blocs d'IP pour le traitement du signal, a mis l'accent sur son Dragonfly NB1, un modem IP complet compatible Cat-NB1. Développée en collaboration avec l'institut de recherche Astri (Applied Science and Technology Research Institute) de Hong Kong, cette solution configurable par logiciel, dont la vocation est d'être intégrée dans un SoC, est présentée comme étant peu énergivore et économique. Le cœur de processeur Ceva-X1 s'occupe ici du traitement de la couche physique et fait tourner la pile de protocole NB-IoT. Il est aussi à même de s'acquitter de tâches annexes comme la gestion GNSS. Une conception de référence NB-IoT et GNSS avec émetteur-récepteur RF Cmos embarqué, frontal numérique, logiciel pour le traitement de la couche physique et pile de protocole, sera disponible en juin.

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